Lần đầu tiên chụp được ảnh spin nguyên tử

Mặc dù các nhà vật lí thừa nhận rằng công nghệ điện tử học spin đang xuất hiện có thể vượt mặt điện tử học truyền thống trong việc xây dựng thế hệ tiếp theo của những máy tinh nhanh hơn, nhỏ hơn, hiệu quả hơn, và những dụng cụ công nghệ cao, nhưng không ai thật sự từng nhìn thấy spin – một tính chất cơ lượng tử của các electron - ở từng nguyên tử cá lẻ, tính cho đến nay. Trong một nghiên cứu công bố trên tờ Nature Nanotechnology trực tuyến vào hôm chủ nhật rồi, các nhà vật lí tại trường đại học Ohio ở Mĩ và trường đại học Hamburg ở Đức giới thiệu những hình ảnh đầu tiên của spin đang tác dụng.

Hình dạng và diện mạo khác nhau của từng nguyên tử coban này là do hướng spin khác nhau. Ảnh: Saw-Wai Hla, Đại học Ohio.

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng một kính hiển vi tự tạo với một đầu nhọn tráng sắt để thao tác với các nguyên tử coban trên một tấm mangan. Qua kính hiển vi quét chui hầm, đội khoa học đã định vị lại từng nguyên tử coban trên bề mặt làm đổi hướng spin của các electron. Hình ảnh mà các nhà khoa học thu được cho thấy các nguyên tử có dạng một chỗ thò ra nếu hướng spin là hướng lên, và có dạng chỗ thò ra kép với chiều cao bằng nhau khi hướng spin là hướng xuống.

Nghiên cứu cho thấy các nhà khoa học có thể quan sát và thao tác trên spin, một kết quả có thể tác động đến sự phát triển trong tương lai của ngành lưu trữ từ tính cấp độ nano, các máy tính lượng tử và các dụng cụ điện tử học spin.

“Những hướng khác nhau ở spin có thể nghĩa là những trạng thái khác nhau cho sự lưu trữ dữ liệu”, theo Saw-Wai Hla, phó giáo sư vật lí và thiên văn học ở Viện Nano và Các hiện tượng lượng tử thuộc trường đại học Ohio và là một trong những nhà nghiên cứu chính của nghiên cứu trên. “Những dụng cụ nhớ của các máy tính hiện nay gồm hàng chục nghìn nguyên tử. Trong tương lai, chúng ta có thể sử dụng một nguyên tử thôi và làm tăng công suất của máy tính lên hàng nghìn lần”.

Không giống như các dụng cụ điện tử, chúng giải phóng nhiệt, các dụng cụ gốc điện tử học spin được trông đợi là sẽ tiêu tán ít công suất nhiệt hơn.

Các thí nghiệm được thực hiện trong chân không cực cao ở nhiệt độ thấp 10 Kelvin, với việc sử dụng helium lỏng. Các nhà nghiên cứu sẽ cần quan sát hiện tượng trên ở nhiệt độ phòng trước khi nó có thể dùng trong những ổ cứng máy tính.

Nhưng nghiên cứu mới trên đề xuất một lộ trình đi đến ứng dụng đó, theo lời tác giả đứng đầu nhóm nghiên cứu, Andre Kubetzka thuộc trường đại học Hamburg. Để tưởng tượng ra hướng spin, đội khoa học không những sử dụng một kĩ thuật mới, mà còn sử dụng một bề mặt mangan với trạng thái spin, hóa ra, cho phép các nhà khoa học thao tác trên spin của các nguyên tử coban đang nghiên cứu.

“Sự kết hợp thao tác trên spin và tính nhạy spin mang lại một viễn cảnh mới cho việc xây dựng những cấu trúc cấp độ nguyên tử và nghiên cứu các tính chất từ của chúng”, Kubetzka nói.

Theo PhysOrg.com

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email

Thêm ý kiến của bạn